在未来很长的一段时间内，煤炭资源将继续占据我国工业锅炉能源的主导地位，而传统的燃煤工业锅炉技术都因为自身固有的特性而存在运行效率低、污染物排放严重等问题。在工业锅炉中直接燃用洁净煤粉则能较好的解决上述问题，然而要实现洁净煤粉在工业锅炉中的直接燃用，相应的煤粉工业锅炉燃烧器的设计开发是关键，本文即针对一种高效煤粉工业锅炉燃烧器展开了研究工作，通过数值模拟和现场实验相结合的方法对该燃烧器的燃烧特性进行了深入的探讨。首先，本文在开发设计了一种高效环保煤粉工业锅炉燃烧器的同时，对进行热态测试实验所需的煤粉工业锅炉系统做了一个总体的设计。该系统包含了燃料供应系统、送引风系统、锅炉本体及燃烧系统、给水及水处理系统以及除灰系统等部份。随后本文利用数值模拟方法研究了二次风旋流强度和锅炉运行负荷变化对该燃烧器燃烧特性的影响规律，结果表明：随着燃烧器二次风旋流器强度的增大，炉内煤粉燃烧温度逐渐上升，流场O₂浓度逐渐下降，NOX排放浓度则随之增加，而当二次风旋流强度为2.14时燃烧器具有最高的燃料燃尽率。另一方面，燃烧器在40%负荷的工况下依然能维持煤粉在炉内的稳定燃烧，并同时保证煤粉的燃尽率达到较高的水平。最后，对该燃烧器进行了稳定工况下的燃烧试验，测试结果显示：该燃烧器在锅炉满负荷工况下能使燃料燃尽率达到97.43%，锅炉平均热效率达到88.75%，尾部烟气中烟尘、SO₂及NOX排放量均显著低于国家Ⅰ类地区排放标准。